口腔医学-口腔陶瓷

第十一章口腔陶瓷(DentalCeramic)第一节口腔陶瓷概述世界上许多民族的祖先，在不同时期不同环境不同文化背景下，各自都独立地发明创造了陶器，唯有瓷器是由中国人发明，在公元五、六世纪以后陆续传播到世界各地的。陶瓷材料一般黏土瓷土（主要是高岭土）温度一般不超过1000°C可达1200°C以上坚硬程度

陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结，敲击时声音发问，胎体硬度较差，有的甚至可以用钢刀划出沟痕

瓷器的烧成温度高，胎体基本烧结，敲击时声音清脆，胎体表面用一般钢刀很难划出沟痕。

透明度

陶器的坯体即使比较薄也不具备半透明的特点瓷器的胎体无论薄厚，都具有半透明的特点

陶器跟瓷器的区别黑陶彩陶白陶唐三彩陶器的分类瓷器的分类素三彩白釉青花瓷珐琅彩玲珑瓷器陶瓷

传统概念的陶瓷，即普通陶瓷。是以黏土类及其他天然矿物原料经过粉碎加工、成型、煅烧等工艺过程制成的制品。是一种多晶、多相（晶相、玻璃相和气相）的材料。陶瓷普通陶瓷日用陶瓷、建筑卫生陶瓷特种陶瓷电子、航空、航天、生物㈠陶瓷的相组成

(phasesofceramic)

晶体相、玻璃相、气相。陶瓷的基本结构晶体相（crystallinephaseormineralphase）：

由不同成分的晶体组成，其性质和数量决定陶瓷的性质。晶体有氧化铝、长石、白榴石、云母等。晶体结构为：立方、四方、六方晶系。玻璃相（glassyphaseorvitreousphase）非晶形相，非晶态结构的低熔点固体。

玻璃相↑，透明性↑，抗裂纹扩展↓。气相（pores）：气孔率、气孔尺寸分布、气孔形态。

离子键（electrovalentbond）

正负离子间的静电作用力，无方向性，键强度高。

陶瓷强度↑、硬度↑、脆性↑。共价键（covalentbond）有方向性和饱和性，键强度高，结构稳定。

陶瓷熔点↑、硬度↑、脆性↑、热胀系数↓。混合键（hybridbond）既有离子性结合又有共价性结合。

㈡陶瓷的结合键

(bondofceramic)

牙科陶瓷发展史

1744年牙科陶瓷应用。

1886年

烤瓷甲冠（porcelainjacketcrown），由长石或氧化铝陶瓷烧结于铂箔上，用于前牙，可认为是全瓷冠的鼻祖。

1960年后

白榴石、长石质陶瓷与金属匹配，发展了金属烤瓷。

1980年后全瓷修复材料发展迅速。铸造、热压、粉浆涂塑陶瓷。

1990年后氧化锆陶瓷修复体的研究和应用受到重视。

2000年后随数字化切削技术的发展，切削陶瓷实现临床应用。

2010年后？3D打印技术的日臻成熟，用于激光熔附加工的陶瓷粉末开始出现。口腔陶瓷的分类按熔点高熔陶瓷1315-1370中熔陶瓷1090-1260低熔陶瓷870-1060超低熔陶瓷<870人工牙烤瓷全冠口腔陶瓷的分类按应用烤瓷烤瓷修复体金属烤瓷全瓷全瓷冠、嵌体、贴面等陶瓷牙种植陶瓷口腔陶瓷的分类按制作工艺烧结陶瓷热压陶瓷玻璃浸渗可切削铸造陶瓷烧结烧结是将压实的陶瓷粉在低于熔点的温度下高温加热，使陶瓷粉体致密、结合在一起的过程热压在高温下使陶瓷软化，经一定的压力注入型腔而成型。玻璃浸渗先用粉浆涂塑工艺成型，再将融化的玻璃渗透其内。切削采用机械加工的方式，将陶瓷制成所需形状的修复体铸造采用铸造技术成型，将陶瓷制成所需形状的修复体陶瓷颗粒的烧结效果烧结前高温中温低温陶瓷修复体切削-烧结工艺切削冠桥烧结口腔陶瓷的分类按晶相氧化锆氧化铝尖晶石二硅酸锂长石白榴石氟磷灰石硅氟云母口腔陶瓷的分类按临床使用部位植入人体非植入人体按性质单纯陶瓷陶瓷基复合材料分类编号推荐的临床用途

挠曲强度（单位：MPa）1烤瓷502单一单位修复体1003不包含磨牙的三单位修复体3004包含磨牙的三单位修复体5005四单位及多单位修复体的基底陶瓷800固定修复陶瓷按临床用途的分类ISO6872-2008口腔陶瓷的性能物理性能机械性能化学性能生物性能口腔陶瓷的性能物理性能透明性影响因素气泡、遮色剂、填料和晶相含量、瓷粉粒度性能要求遮色瓷、牙本质瓷、釉质瓷、切端瓷颜色内染色外染色口腔陶瓷的性能机械性能挠曲强度氧化锆、玻璃浸渗、二硅酸锂、白榴石增强陶瓷断裂韧性抵抗裂纹扩展能力弹性模量收缩烧结收缩密度热学性能线胀系数影响口腔陶瓷性能的因素：组成成分晶体结构和尺寸玻璃相的特性气孔杂质瓷粉粒度烤瓷特定组成范围的陶瓷，在高温下烧结而成习惯上指直接采用各种粉状陶瓷经烧结加工制作修复体的一种工艺过程。全瓷烧结全瓷、热压全瓷、玻璃浸渗全瓷、可切削陶瓷和铸造陶瓷陶瓷牙种植陶瓷本节课的内容：按熔点范围高熔烤瓷材料1200-1450中熔烤瓷材料1050-1200低熔烤瓷材料850-1050烤瓷分类一按熔点范围高熔烤瓷材料1300中熔烤瓷材料1101-1300低熔烤瓷材料850-1100超低熔烤瓷材料<850烤瓷分类二长石石英白陶土或高岭土助熔剂着色剂其他烤瓷材料的基本原料组成原材料→配合→高温熔融→淬冷→粉碎→混合→陶瓷粉

1.长石:

主要成分。钾长石和钠长石的混合物。熔化后成玻璃基质。与金属氧化物生成白榴石(leucite)结晶。

2.石英：SiO2

熔点约1800℃。烧结中呈细颗粒悬浮在玻璃相中。增强剂，强度↑；量大时，降低透明度↓。

3.白陶土或高岭土:

具可塑性,易与长石结合，韧性和不透明性↑。失水后收缩量大。

烤瓷材料的基本原料组成

4.助熔剂:

硼砂、碳酸盐。

使长石的熔融温度↓，孔隙↓。

5.着色剂:

金属氧化物。氧化钛（白色）、氧化铯（黄色），氧化镍(灰)、氧化钴(兰)、氧化铁(褐)、磷酸锰(红)。

荧光剂：稀土氧化物氧化铈、氧化铕等。

6.其它玻璃改性剂：氧化硼↓粘度，↓软化温度或熔点；氧化铝↑强度、粘度及硬度，改变软化点，↓烧结收缩；结合剂便于塑形；釉料增加光泽度。烤瓷材料的基本原料组成

（1）成型:

选色→调成糊状→涂于代型上→加压→塑形(放大13～20%)→650℃干燥

（2）烧结:

采用真空烧结法,分三个阶段

低温烧结:玻璃质软化,粉粒间凝集不全，气孔多，体积收缩小。

中温烧结:粉粒间完全凝集成致密体,体积明显收缩。

高温烧结:粉粒熔接成牢固的结晶整体，体积收缩趋于稳定。

（3）离炉、冷却、修改、试戴（4）上釉、烧结三、烤瓷工艺步骤烤瓷工艺要求

选择合适色调的烤瓷粉料；制作预成修复体时体积放大；烤瓷炉和修复体必须均匀预热，缓慢升温；补瓷后应在相同的条件下烧结。控制烧结次数和烧结温度

高熔烤瓷低熔烤瓷（%）（%）石英

2912助熔剂

1028长石

6160长石质烤瓷㈠组成主要由长石、石英和不同的助熔剂组成。一般，高熔烤瓷的强度、耐溶解性、透明性、反复烧结时精确度的保持性能较好。易于修复、填补、着色或上釉。中熔烤瓷的组成，通过调整以上两者的组成获得。优缺点弯曲强度、硬度和耐磨性接近牙釉质色泽美观，化学性能稳定生物相容性良好可用于金属冠和固定义齿脆性大，拉伸强度低传统材料由于烧结后体积收缩大、机械强度差，单纯用其制作修复体时易折。

二十世纪末得到发展，使后牙全瓷冠和复杂全瓷修复体的制作成为可能。它克服了传统烤瓷材料抗弯强度低的弱点，而较金属烤瓷修复体更加美观，更符合审美要求。

第三节全瓷修复材料简介

(Introductionofall-ceramicmaterials)按制作工艺烧结全瓷热压全瓷玻璃浸渗陶瓷可切削陶瓷铸造陶瓷氧化铝、白榴石、镁基白榴石、焦硅酸锂、尖晶石氧化铝、尖晶石、锆基钾长石、云母云母、磷酸钙

严格地说，大多数全瓷修复材料仍是在传统烤瓷材料和技术基础上改进的。

全瓷材料含晶体多，晶体性质、数量和粒度决定其性能。烧结全瓷

第四节烧结全瓷材料

(Sinteredofall-ceramicmaterials)采用烧结技术制作全瓷修复体的材料烧结全瓷材料氧化铝基白榴石增强长石质镁基核瓷

氧化铝质烤瓷

(AluminousPorcelain)以长石质烤瓷为基础,含有较多的氧化铝结晶体。氧化铝基陶瓷Al2O3晶体强度大，弹性模量及断裂韧性高，能更有效地预防裂纹扩展，使其弯曲强度为长石质烤瓷的两倍。氧化铝晶体相与玻璃基质相线胀系数相似，二者的结合好，强度高于白榴石烤瓷。

透明性差

适用于制作全瓷冠的核心部分及烤瓷罩冠的内层，不能用于后牙和三个单位的桥。

含45%白榴石增强相,阻止裂纹的扩展。↑弯曲强度和压缩强度。分为体瓷和切缘瓷。修复体的制作同传统烤瓷。可用于嵌体、高嵌体及低应力的冠和贴面。

优点不透明核相对较小，修复体更透明，弯曲强度较高。

缺点烧结收缩，修复体的边缘适合性稍差，不能用于后牙修复。烧结全瓷白榴石增强长石质全瓷

含氧化镁结晶,↑强度。烧结后挠曲强度达131MPa,线胀系数大。上釉后压缩强度可达269MPa。 优点适合于大多数前牙冠,金属烤瓷粉均可熔附于镁核瓷上。上釉后强度增加。缺点

不能用于桥体制作。

烧结全瓷制作技术复杂，热压全瓷操作简便，正不断替代烧结全瓷材料烧结全瓷镁基核瓷

第五节热压全瓷材料

(heat-pressedAll-ceramicmaterials)

采用注射成型法（热压工艺），将陶瓷在熔化状态加压注入型腔，制作全瓷修复体的陶瓷。

全瓷冠、嵌体、高嵌体、贴面及固定局部义齿注射成型玻璃陶瓷(Injection-moldedGlass-Ceramic)

注射成型牙科陶瓷（injectable

dentalceramic）预压陶瓷(pressableceramic)热压全瓷热压全瓷热压全瓷材料白榴石基热压全瓷焦硅酸锂基热压全瓷尖晶石注射成型核瓷热压工艺：又称高温注射成型，是在高温高压下使材料烧结成型的工艺。

含35%～55%白榴石晶体。预瓷化的玻璃陶瓷瓷块在高温下软化、高压挤压注射入模型中成型。弯曲强度↑（120MPa）。采用上色上釉技术或涂层技术，将贴面烤瓷附于其上进行调色。缺点:设备投入大(特殊的真空液压系统)，比其他热压全瓷强度低。热压全瓷典型产品：IPS-Impress

I型,1987Switzerland白榴石基热压全瓷热压全瓷

主晶相为60%焦硅酸锂长晶体(

Li2SiO5，0.5～5μm)。热压成型后，用叠层技术烧结上玻璃。挠曲强度高(350MPa)，断裂韧性大,用途广，如前牙冠及固定局部义齿。修复体密合度高,边缘适合性好,美观，耐磨性接近牙釉质。但不透明，在后牙区易折断。需特殊设备。热压全瓷焦硅酸锂基热压全瓷

主晶相为铝镁尖晶石。注射成型制作冠核。强度似氧化铝冠核材料。用于全瓷冠的核，可改善边缘密合性。其上常规烧结瓷贴面。

优点铝镁尖晶石收缩性低,修复体边缘适合性好。

缺点

价钱昂贵，制作复杂。

热压全瓷尖晶石注射成型核瓷第六节玻璃浸渗全瓷材料

(Slip-castAll-ceramicmaterial)

又称粉浆浇注、注浆成型或玻璃浸渗陶瓷（glass-infiltrateddentalceramic）、玻璃浸渗核瓷、浸渗陶瓷。先制作一多孔陶瓷修复体，然后向其内浸渗玻璃。烤瓷粉浆涂于耐火代型上，高温烧结。多孔冠核上浸渗玻璃，即在高温下经毛细管作用，熔化的玻璃浸渗入孔隙中。修复体孔隙少，缺陷小，韧性大。1.氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料2.尖晶石及锆基粉浆涂塑全瓷材料粉浆涂塑全瓷一、氧化铝基粉浆涂塑全瓷材料

(alumina-basedslip-castall-ceramicmaterial)

玻璃浸渗氧化铝核瓷（Glass-infiltratedaluminacorematerial）

含氧化铝达90%。氧化铝颗粒致密压实。可制作高强度修复体，如全冠及固定义齿短桥，贴面，嵌体及高嵌体。优点：修复体孔隙少，抗弯强度高，边缘密合性好。耐磨性类似牙釉质。缺点：冠核不透明，不能被常规酸蚀及硅烷处理。制作时间长，花费大。粉浆涂塑全瓷二、尖晶石及锆基粉浆涂塑全瓷材料

（spinelandzirconia–basedall-ceramicmaterial）①镁铝尖晶石（MgAl2O3）为主晶相，含痕量α-氧化铝，以改善透明性。②含四方晶系锆及铝的玻璃渗透陶瓷尖晶石基比氧化铝基瓷断裂模量高、透明性好；锆基挠曲强度高达600MPa,但不透明。优点：强度高，锆基可制作前牙三个单位固定桥缺点：不透明（尖晶石除外），制作时间长。

粉浆涂塑全瓷

可切削陶瓷或可机械加工全瓷材料，是指能够用普通金属加工机械进行车、刨、铣、钻孔等工艺加工的特种陶瓷。可切削陶瓷第七节可切削陶瓷（machiningceramic，Milledceramic，

machinableall-ceramicmaterial）可借助机械加工设备加工切削成嵌体、高嵌体、贴面。可切削陶瓷硬切削陶瓷在陶瓷完全烧结状态下长石质白榴石焦硅酸锂云母玻璃渗透前的粉浆涂塑陶瓷软切削陶瓷在陶瓷部分烧结状态下氧化铝氧化锆1、钾长石为主晶相的玻璃陶瓷

(potassiumfeldspar-basedglassceramic)2、云母基玻璃陶瓷

（mica-basedglassceramic）

可切削陶瓷一、可切削陶瓷材料云母晶体为长形，随机排列，因此裂纹沿着晶体偏斜。陶瓷的可切削性好，挠曲强度高。

预烧结的注塑成型氧化铝陶瓷块也可切削复制出冠及固定局部义齿。随后被玻璃浸渗，使最终边缘精确性在50μm以内。可切削陶瓷可切削氧化锆陶瓷材料

钇-稳定氧化锆。常温下氧化锆为稳定的单斜晶结构，当加入少量钇可形成亚稳四方晶体结构。由于氧化锆材料不仅强度高，而且韧性好，使之不仅成为冠核材料，也可用于制作桥支架。当裂纹尖部应力达到一定水平时，氧化锆的亚稳四方晶体结构可转换成更稳定的单斜晶结构。这种应力引导的结构变化伴随材料的膨胀使裂纹尖部闭合，从而阻止了裂纹的继续扩展。因此裂纹很难通过钇稳定氧化锆发展。二、可切削陶瓷修复体制作技术将可切削陶瓷制备成嵌体、高嵌体、贴面等修复体的方法：1、CAD-CAM技术2、复制切削技术3、技工室CAD/CAM技术可切削陶瓷⑴CAD-CAM技术（computeraideddesign-computeraidedmachiningtechnology）将光电子技术、数字信息处理及自控机械加工技术用于制作修复体的一门工艺。光学扫描取光学“印模”数字化入计算机,得预备体的立体图像计算机辅助设计修复体计算机控制的切削机床制作修复体可切削陶瓷可制作精确的嵌体、高嵌体、贴面及冠。优点:

一次就诊;可制作精确的修复体的组织面;陶瓷核内孔隙少。缺点:

设备昂贵,边缘精确性差，与牙有100～

150μm间隙;手工调磨修整合面外形及抛光费时。可用树脂水门汀粘着修复体，补偿边缘不密合。

可切削陶瓷⑵复制（仿形）切削技术(Copy-millingtechnology)采用复制切削技术将可切削陶瓷块制成嵌体、高嵌体及贴面。设备是一台仿形切削机（仿形铣床）。工作原理类似配钥匙。缺点：需取印模,不能一次完成。边缘精确性同传统的烤瓷烧结技术。可切削陶瓷可切削陶瓷仿形加工装置

三、技工室CAD/CAM技术将代型机械扫描，数据输送到工作站，在那里用计算机控制切削机切削出一个放大的代型。目的是补偿烧结收缩。随后于代型上压实氧化铝粉，再次切削，最后烧结。再进一步用膨胀匹配的氧化铝陶瓷贴面。可切削陶瓷

缺点：不能一次就诊完成。且设备昂贵，与金修复体比，边缘精确度差。除氧化铝基陶瓷外，陶瓷高度不透明，强度也不很满意。

可切削陶瓷五轴联动加工中心可切削陶瓷第八节铸造陶瓷（Castabledentalceramic）一、概述铸造(玻璃)陶瓷:经失蜡铸造工艺成型的陶瓷。高温熔化后经铸造工艺以玻璃态成形，后经结晶化热处理析出结晶相而瓷化。铸造陶瓷修复工艺:用铸造陶瓷材料制作修复体的技术。所制作的修复体称为铸造陶瓷修复体。(1984年Corning公司和Dentsply公司，推出Dicor铸造陶瓷产品)。铸造陶瓷

特定的玻璃经控制晶化而获得的含大量微晶体的整体玻璃。又称微晶玻璃（microcrystalglass）。

铸造陶瓷铸造（玻璃）陶瓷

一.在最初熔化铸造成型时，是一种非结晶结构体的玻璃态,流动性好，可浇铸成所需形状的修复体。二.铸造后，修复体在第二次加温结晶化处理后,得到晶体结构的瓷化玻璃材料（玻璃陶瓷）。结晶颗粒可呈针状或板状，可防止裂纹扩展，使材料强度提高，色泽逼真。铸造陶瓷铸造陶瓷修复体制作的两大步骤铸造陶瓷的种类根据主晶相有两大类：1、云母系玻璃陶瓷（mica-basedglassceramics）:其晶化前玻璃体含SiO2较多，晶化后主晶相为硅氟云母(K2Mg5Si8O20F4)。2、磷灰石系玻璃陶瓷(apatite-basedglassceramics)：其晶化前玻璃体含P2O5、CaO较多，晶化后主晶相为磷灰石[C10(PO4)6(OH,F)2]。此类又可分为主晶相为磷灰石和主晶相为偏磷酸钙系列。铸造陶瓷铸造陶瓷三、组成成分%（质量分数）SiO255～65MgO14～19K2O10～18Al2O30～2F4～9其他0～7成分%（质量分数）SiO234CaO45P2O515MgO5其他1云母系玻璃陶瓷磷灰石系玻璃陶瓷各成分的作用：

ZrO2、P2O5：促进成核剂、结晶

Al2O3和SiO2：↑强度和硬度

MgO：↑流动性

CaO和P2O5：↑生物性能铸造陶瓷

Dicor铸造陶瓷材料的物理机械性能铸造陶瓷性能牙釉质Dicor密度（g/cm3）3.02.7努普硬度HK（MPa）343362线胀系数(×10-6/K)11.47.2折射率1.651.52导热率(J/cm·S·℃)0.00840.0167压缩强度(MPa)400828弯曲强度(MPa)145152弹性模量(ＧPa)8470优点：①性